Auf Grund des verwendeten UKW-Frequenzbandes entspricht die Funkreichweite von AIS von Schiff zu Schiff ca. 40 bis 60 km, was ein wenig mehr als die normale Sichtweite auf hoher See ist. Due to the FM frequency band used the radio range of AIS ship-to-ship corresponds to about 40 to 60 km, which is slightly more than the normal sight on the high seas.Küstenstationen können durch ihre höhere Position einen Umkreis von bis zu 100 km abdecken. Coast stations can cover their higher position a radius of up to 100 km.Auf Grund der beschränkten Reichweite sowie des verwendeten Übertragungsprotokolls bilden Schiffe, die sich gegenseitig sehen und empfangen können, eine AIS-Funkzelle, innerhalb derer die Teilnehmer ihre Daten kollisionsfrei senden und empfangen können. Due to the limited range and the transmission protocol used form ships that can see each other and receive an AIS radio cell within which the participants send their data without collision and can receive.

Denn auf Grund der extrem hohen Flughöhe eines Satelliten wird ein Empfangsbereich, der auch als Ausleuchtungszone oder Footprint bezeichnet wird, mit einem Durchmesser von etwa 5000 km erzeugt. Because due to the extremely high altitude of a satellite, a reception area, which is also referred to as illumination zone or footprint generated with a diameter of about 5000 km away.Da sich das AIS als lokales Funksystem selbstständig in einzelne Funkzellen organisiert, die alle auf den gleichen Frequenzbändern senden, kommt es bei einem derart großen Empfangsdurchmesser am Satelliten zum Empfang einer Vielzahl von Funkzellen mit identischen Sendefrequenzen, so dass sich die AIS-Funksignale der verschiedenen AIS-Funkzellen im Empfangsbereich des Satelliten überlagern können. Since the AIS organized as a local radio system independently in individual radio cells, all transmitting on the same frequency bands, it is used in such a large receiving diameter at the satellite for receiving a plurality of radio cells with identical transmission frequencies, so that the AIS radio signals of the different AIS -Funkzellen may overlap in the reception area of ​​the satellite.Zusammenfassung der verwendeten Abkürzungen: Summary of abbreviations used:

Aus verschiedenen Gründen kann es wegen der begrenzten Funkreichweite der Schiffe und relativ großer Abdeckungsgebiete der Satelliten zur Überlagerungen von AIS-Datenpaketen kommen, die dann in Folge der überlappenden Übertragung in demselben Zeitschlitz verfälscht und damit fehlerhaft werden können. For various reasons, it may come because of the limited radio range of vessels and relatively large coverage areas of satellites for superpositions of AIS data packets, which are then distorted due to the overlapping transmission in the same time slot and thus may be faulty.Nachfolgend wird der Fall betrachtet, dass von einer AIS-Empfangseinrichtung, zB einem Satelliten oder einem Gateway, in demselben Zeitschlitz überlappend AIS-Datenpakete von unterschiedlichen Sendern, die sich nicht hinsichtlich des Sendezeitpunkts abstimmen konnten oder dies zumindest nicht getan haben, empfangen werden. Next, the case is considered that received a satellite or a gateway, in the same time slot overlapping have AIS data packets from different senders, who could not vote in terms of transmission time or this is at least not done by an AIS receiver, for example.Dies kann beispielsweise dann vorliegen, wenn innerhalb des Footprint eines AIS-Satelliten mehrere Schiffe mit AIS-Funktionalität vorhanden sind, wobei zumindest einige der Schiffe so weit voneinander entfernt sind, dass keine direkte Funkverbindung zwischen ihnen möglich ist. This can for example be present if several ships with AIS functionality are present within the footprint of a satellite-AIS, wherein at least some of the vessels are so far apart that direct radio communication between them is possible.In diesem Fall kommt es durch die überlappende Übertragung von AIS-Datenpaketen in demselben Zeitschlitz bei der AIS-Empfangseinrichtung zu Verfälschungen und damit zu Fehlern in der Datenübertragung. In this case, it is due to the overlapping transmission of AIS data packets in the same time slot in the AIS-receiving device to distortions and errors in the data transmission.

[0010] [0010]

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren, eine Einrichtung und ein Computerprogramm anzugeben, mit dem in Szenarien wie dem zuvor beschriebenen die Zuverlässigkeit der Datenübertragung von AIS-Datenpaketen verbessert werden kann. The invention has for its object to provide a method to provide an apparatus and a computer program that can be improved with the in scenarios such as the above-described reliability of the data transmission of AIS data packets.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist, dass der AIS-Standard bzw. das AIS-Datenprotokoll nicht angepasst werden muss, weder auf der Senderseite noch auf der Empfangsseite. Another advantage of the invention that the AIS Standard and the AIS data protocol does not need to be adjusted, either on the sender side still on the receiving side.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass solche Daten eines AIS-Datenpakets, die fehlerhaft sind, wenigstens zum Teil durch im Zugriff der AIS-Empfangseinrichtung befindliche Hilfsdaten, die nicht aus AIS-Datenpaketen stammen, rekonstruiert werden. In an advantageous development of the invention it can be provided that such data of a AIS data packet that are defective, at least in part by located in the access of the AIS receiver auxiliary data that do not originate from AIS data packets are reconstructed.

[0015] [0015]

Die hierzu erforderlichen Hilfsdaten können unterschiedlicher Natur sein. The necessary auxiliary data can be of different nature.Ihnen gemeinsam ist, dass sie nicht aus dem gerade dekodierten AIS-Datenpaket bzw. überhaupt nicht aus AIS-Datenpaketen stammen, so dass sie auch dann sozusagen als a priori-Information verfügbar sind, wenn die AIS-Empfangseinrichtung noch keine Daten von anderen AIS-Teilnehmern empfangen konnte. They have in common that they do not come from the just decoded AIS data packet or not at all from AIS data packets so that they are available even as a priori information, so to speak, when the AIS receiver no data from other AIS could receive participants.Auf diese Weise wird ein Informationsquellenmodell zur Verbesserung des Empfangs von AIS-Datenpaketen implementiert. In this way, an information source model to improve reception of AIS data packets is implemented.

[0016] [0016]

Ist die AIS-Empfangseinrichtung zB Teil eines Satelliten, zB eines LEO-Satelliten, dann können zB dessen Positionskoordinaten als Hilfsdaten oder zur Bildung von Hilfsdaten herangezogen werden. The AIS-receiving device, for example, part of a satellite, for example a LEO satellite, for example, then the position coordinates can be used as auxiliary data or the formation of auxiliary data.Die Hilfsdaten können statische Daten sein, die fest gespeichert sind und sich nicht ändern. The auxiliary data may be static data that is permanently stored and do not change.Die Hilfsdaten können auch ganz oder teilweise veränderbare Parameter sein, die zB in bestimmten Intervallen, die regelmäßig oder unregelmäßig sein können, aktualisiert werden. The auxiliary data may also be wholly or partly adjustable parameters, are updated at specific intervals which may be regular or irregular, for example.

[0017] [0017]

Soweit durch die Hilfsdaten oder andere, später noch genannte Daten wie die Vorkenntnisse eine wenigstens teilweise Rekonstruktion von Daten durchgeführt wird, kann dies zB derart erfolgen, dass zumindest die Werte einiger Datenbits eines empfangenen AIS-Datenpakets anhand der Hilfsdaten oder der Vorkenntnisdaten bestimmt oder zumindest mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit abgeschätzt werden. As far as at least a partial reconstruction is carried out of data by the auxiliary data or other, later-mentioned data such as previous experience, this can be done in such a way that at least the values ​​of some bits of a received AIS data packet determined or based on the assist data or the Vorkenntnisdaten at least with, for example a certain probability can be estimated.

[0018] [0018]

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist die AIS-Empfangseinrichtung wenigstens zwei Betriebszustände auf, in denen sie alternativ betrieben wird, wobei die Betriebszustände wenigstens aufweisen: According to an advantageous further development of the invention, the AIS-receiving means on at least two operating states in which it is operated, alternatively, wherein the operating states comprise at least:

a) einen Allgemeinkenntniszustand, in dem eine Auswertung der empfangenen AIS-Datenpakete ohne Berücksichtigung gespeicherter Daten früher empfangener AIS-Datenpakete erfolgt, und a) General note state in which an evaluation of the received AIS data packets is performed without consideration of stored data previously received AIS data packets, and

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird die AIS-Empfangseinrichtung automatisch vom Vorkenntniszustand in den Allgemeinkenntniszustand umgeschaltet, wenn für eine vorbestimmte Mindestzeit keine fehlerfreien oder fehlerfrei rekonstruierbaren AIS-Datenpakete empfangen werden. According to an advantageous further development of the invention, the AIS-receiving device is automatically switched from the general knowledge in Vorkenntniszustand state when no error-free or error-free reconstructable AIS data packets are received for a predetermined minimum time.Auf diese Weise wird automatisch auf einen veralteten Datenbestand der als Vorkenntnisse gespeicherten Daten reagiert, so dass nicht aufgrund veralteter Vorkenntnisse wiederum die Wahrscheinlichkeit einer korrekten Rekonstruktion von Daten verringert wird. In this manner is automatically responds to an outdated data stock of the data stored as knowledge data so that not turn the probability of correct reconstruction of data is decreased due to outdated knowledge.Die vorbestimmte Mindestzeit kann eine feste Zeit oder eine nach unterschiedlichen Kriterien variabel festgelegte Zeit sein. The predetermined minimum period may be a fixed time or a variable according to various criteria specified time.So kann die Mindestzeit zB schiffsdatenabhängig, dh abhängig von den Inhalten von AIS-Datenpaketen, festgelegt werden. Thus, the minimum time can eg ship data dependent, ie, determined depending on the content of AIS data packets.Die Mindestzeit kann auch nach einer vorbestimmten Anzahl von AIS-Datenpaketen, die in diesem Zeitraum erwartet werden, festgelegt werden, oder von einer bestimmten Anzahl empfangener fehlerhafter AIS-Datenpakete. The minimum time may be after a predetermined number of AIS data packets that are expected during this period, are determined, or of a certain number of received erroneous AIS data packets.

[0021] [0021]

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird die AIS-Empfangseinrichtung immer oder zumindest zeitweise nur im Allgemeinkenntniszustand betrieben. According to an advantageous further development of the invention, the AIS-receiving device will always, or at least temporarily, only in the general knowledge state.So kann die AIS-Empfangseinrichtung zB durch einen einstellbaren Parameter auf einen Dauerbetrieb im Allgemeinkenntniszustand gestellt werden. So the AIS receiver can be provided for example by an adjustable parameter to a continuous operation in the general knowledge of state.Dies kann zB erwünscht sein, wenn keine Verfolgung von Schiffen, die AIS-Datenpakete aussenden, erfolgen soll. This may be desirable, for example, if there is no tracking of ships, the AIS data packets send out should take place.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung werden zumindest fehlerfrei empfangene AIS-Datenpakete für eine Verbindung in späteren Zeitschlitzen des AIS-Protokolls gespeichert, insbesondere senderspezifisch gespeichert. According to an advantageous development of the invention at least error-free received AIS data packets are stored for a connection in later time slots of the AIS protocol, in particular stored sender-specific.Die Speicherung von AIS-Daten kann in dekodierter oder undekodierter Form erfolgen, dh direkt in Form des empfangenen AIS-Datenpakets. The storage of AIS data can be carried out in decoded or undecoded form, ie directly in the form of the received AIS data packet.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird die AIS-Empfangseinrichtung senderspezifisch in einem Allgemeinkenntniszustand oder einem Vorkenntniszustand betrieben. According to an advantageous further development of the invention, the AIS-receiving device is operated in a general transmitter-specific knowledge state or a Vorkenntniszustand.Auf diese Weise kann die AIS-Empfangseinrichtung nicht nur pauschal für alle Sender, dh alle AIS-tauglichen Schiffe, in einem globalen Allgemeinkenntniszustand oder Vorkenntniszustand betrieben werden. In this way, the AIS receiver can not only flat rate for all stations, ie all AIS-enabled vessels to operate in a global general knowledge of state or Vorkenntniszustand.Vielmehr kann für jeden Sender, dh jedes Schiff, ein senderspezifischer Allgemeinkenntniszustand und Vorkenntniszustand implementiert werden. Rather, for each channel, ie each ship, a transmitter-specific general knowledge of state and Vorkenntniszustand be implemented.Hierdurch sind weitere Verbesserungen des Empfangs der AIS-Datenpakete, insbesondere wenn diese fehlerhaft sind, möglich. In this way, further improvements of the reception of AIS data packages, especially if they are in error, possible.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die AIS-Empfangseinrichtung Teil eines AIS-Satelliten, zB eines LEO-Satelliten. According to an advantageous further development of the invention, the AIS-receiving means is part of a satellite-AIS, such as a LEO satellite.Der AIS-Satellit kann dazu eingerichtet sein, die empfangenen AIS-Daten mit oder ohne Vorverarbeitung an eine gemeinsame Koordinierungseinheit, zB ein Gateway, weiterzuleiten. The AIS-satellite can be adapted to the received AIS data with or without preprocessing to a common co-ordinating unit, such as a gateway to forward.Dort können ein weiteres Verarbeiten und insbesondere ein Dekodieren der Datenpakete erfolgen. There, further processing and in particular a decoding of the data packets can be made.

[0028] [0028]

Die eingangs genannte Aufgabe wird ferner gemäß Anspruch 12 gelöst durch ein Computerprogramm mit Programmcodemitteln, eingerichtet zur Durchführung eines Verfahrens der zuvor beschriebenen Art, wenn das Computerprogramm auf einem Rechner ausgeführt wird. The above-mentioned object is further achieved according to claim 12 by a computer program with program code means arranged to perform a method of the type described above when the computer program is executed on a computer.Das Computerprogramm kann zB auf einem Rechner einer AIS-Empfangseinrichtung, einer Bereitstellungseinrichtung oder einem Gateway ausgeführt werden. The computer program may be, for example, running on a computer of a AIS-receiving device, a deployment device or a gateway.

Die The4 4zeigt ein AIS-Informationsquellenmodell, das auf einer Markov-Kette basiert. shows an AIS information source model based on a Markov chain.Die AIS-Empfangseinrichtung bzw. deren Informationsquellenmodell kann in zwei Betriebszuständen The AIS receiver or their source of information model can be used in two operating states110 110, .111 111betrieben werden, nämlich einen Allgemeinkenntniszustand be operated, namely, a general knowledge of state110 110und einen Vorkenntniszustand and a Vorkenntniszustand111 111. ,Der Allgemeinkenntniszustand wird angenommen, wenn noch keine Informationen aus empfangenen AIS-Datenpaketen vorliegt, die auswertbar ist, etwa weil noch keine AIS-Datenpakete empfangen wurden oder diese fehlerhaft waren. The general knowledge of state is assumed if there is no information present in the received AIS data packets, which can be evaluated, for example because no AIS data packets have been received yet or not they were in error.Sobald zumindest ein AIS-Datenpaket korrekt empfangen wird, wird über einen Zustandsübergang Once at least one AIS data packet is received correctly, is a state transition112 112in den Vorkenntniszustand in the Vorkenntniszustand111 111gewechselt. changed.Bleiben AIS-Datenpakete für eine bestimmte Zeit aus oder werden Sie nicht mit korrekten Dateninhalten bzw. Checksummen empfangen, wird über einen Zustandsübergang Stay AIS data packets for a certain time, or you will not be received with correct data content or checksums, is a state transition113 113wieder in den Allgemeinkenntniszustand back into the general knowledge of state110 110gewechselt. changed.Im Allgemeinkenntniszustand werden zur Rekonstruktion von AIS-Daten lediglich die Hilfsdaten genutzt, die als allgemein bekannte Daten a priori verfügbar sind. In general, knowledge of state, only the auxiliary data will be used for reconstruction of AIS data that are available as well-known a priori data.Im Vorkenntniszustand werden zusätzlich die Informationen, die aus korrekt empfangenen AIS-Datenpaketen entnommen werden können, für eine Verbesserung des AIS-Datenempfangs genutzt. In Vorkenntniszustand the information that can be obtained from correctly received AIS data packets additionally be used for improving the AIS data reception.Für den Zustandsübergang For the state transition113 113kann zB geprüft werden, ob N AIS-Datenpakete mit einer falschen Checksumme empfangen wurden oder überhaupt kein AIS-Datenpaket von einem Schiff für eine gewisse Zeitspanne empfangen wurde. example, can be checked if N AIS data packets have been received with an incorrect checksum or no AIS data packet is received from a ship for a period of time.Der Wert von N kann dabei frei gewählt werden. The value of N can be chosen freely.

[0046] [0046]

Die Nutzung der allgemein bekannten Hilfsdaten sei nachfolgend anhand von Beispielen erläutert. The use of the well-known auxiliary data is explained with examples.Zu diesem Zweck wird in der nachfolgenden Tabelle zunächst der typische Aufbau einer Klasse A-AIS-Botschaft wiedergegeben (AIS position report). To this end, the typical construction of a Class A AIS message played (AIS position report) is in the following table first.

Als weitere vorteilhafte Weiterbildung können außerdem die Beziehungen zwischen verschiedenen Feldern eines AIS-Datenpakets zur Rekonstruktion von Daten berücksichtigt werden. As a further advantageous development of the relations between different fields of AIS data package for reconstruction of data may also be considered.Wenn sich zB ein Schiff auf dem Meer sehr weit entfernt von der Küste befindet, ist es sehr wahrscheinlich, dass es eine hohe Fahrgeschwindigkeit hat. For example, if there is a ship on the sea far away from the coast, it is very likely that it has a high speed.Wenn somit ein AIS-Datenpaket von einem Schiff empfangen wird, das sich mitten auf dem Meer befindet, im AIS-Datenpaket aber eine Geschwindigkeit von Null oder nahezu Null angezeigt wird, ist es sehr wahrscheinlich, dass das AIS-Datenpaket fehlerhaft ist. Thus, when an AIS data packet is received from a ship that is located on the sea, but a speed of zero or almost zero appears in the AIS data packet, it is very likely that the AIS data packet is faulty.Dies kann im Informationsquellenmodell durch eine gemeinsame Verteilung für die verschiedenen AIS-Felder berücksichtigt werden. This can be considered in the resource model through a common distribution for the various AIS fields.Die Verteilung kann die Beziehungen zwischen verschiedenen Feldern wiedergeben. The distribution can reflect the relationships between different fields.Ein Beispiel: An example:

Dies kann nun in einem Dekoder, der in einer AIS-Empfangseinrichtung oder einem Gateway angeordnet sein kann, realisiert werden, was nachfolgend anhand einiger Beispiele zusätzlich erläutert wird. This may now be in a decoder, which can be arranged in a AIS-receiving device or a gateway, can be realized, which will be explained further with reference to some examples.

Beispiel 1: Synchronisation Example 1: Synchronization

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Die Hilfsdaten können für eine Detektion und Synchronisation genutzt werden. The auxiliary data can be used for detection and synchronization.Eine Möglichkeit dafür besteht darin, nur diejenigen Bits zu nutzen, deren Wert exakt vorbekannt ist. One way to do this is to use only those bits whose value is exactly already known.Die Detektion und Abschätzung wird unter Nutzung der Trainingssequenz sowie der Start- und End-Flags einer AIS-Botschaft durchgeführt, die insgesamt 40 Bits aufweist. The detection and estimation is performed using the training sequence as well as the start and end flags of an AIS message which has a total of 40 bits.Nutzt man hierfür nur diejenigen Bits, die mit der Wahrscheinlichkeit 1 bekannt sind, kann der Dekoder, zB die AIS-Empfangseinrichtung, längere Trainingssequenzen erstellen, um die Ergebnisse der Detektion und Abschätzung zu verbessern. If you use this only those bits that are known with probability 1, the decoder, for example, can create the AIS receiver, longer training sequences in order to improve the results of the detection and assessment.Wenn man anhand des vorgeschlagenen Informationsquellenmodells beispielsweise annimmt, dass die Daten im Längengrad-Feld gleichmäßig verteilt sind zwischen 10 Grad und 20 Grad Ost, sind 10 Bits in dem Längengrad-Feld exakt bekannt und können für die Synchronisation genutzt werden, zB durch Erweitern der Trainingssequenz von 40 Bits auf 50 Bits. Assuming the basis of the proposed information source model for example, that the data in the longitude field are uniformly distributed between 10 degrees and 20 degrees East, 10 bits in the longitude field are exactly known and can be used for synchronization, for example by extending the training sequence from 40 bits to 50 bits.In vergleichbarer Weise kann mit den anderen Feldern einer AIS-Botschaft vorgegangen werden. In a similar way an AIS message can proceed with the other fields.

Computerprogramm mit Programmcodemitteln, eingerichtet zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wenn das Computerprogramm auf einem Rechner ausgeführt wird. A computer program comprising program code means adapted to perform a method according to any one of claims 1 to 9 when the computer program is executed on a computer.

DE2014101145932014-10-082014-10-08 A method for providing data from the received AIS data packets, device and computer program for PendingDE102014114593A1
(en)

Method for transmitting data in e.g. satellite communication, involves repeating transmitting, decoding and removing steps until data packets are decoded, maximum number at iteration steps are reached or replica is not successful decoded

Method for receiving signal in wireless communication system, involves subsampling frequency components of transmission spectrum of signal so as to deduct noise spectrum in signal by active or passive intermodulation of signal